Коэффициенты активности ионов

Ионная сила раствора	Заряд иона – z
	± 1	± 2	± 3
0,05	0,84	0,50	0,21
0,1	0,81	0,44	0,16
0,2	0,80	0,41	0,14
0,3	0,81	0,42	0,14
0,4	0,82	0,45	0,17
0,5	0,84	0,50	0,21

* * *

В биологических системах широко распространены межион­ные взаимодействия, которые сильно зависят от ионной силы растворов, что прежде всего сказывается на значениях констант диссоциации ионогенных^* групп биологических субстратов, так как они определяются активностями ионов, а не их концентрациями. Незначительное увеличение ионной силы раствора вызывает из­менение степени ионизированности белков или нуклеиновых ки­слот, вследствие чего меняется их конформация, а следовательно, и биологические функции. Поэтому при использовании раство­ров электролитов в биологических экспериментах крайне необ­ходимо, чтобы их ионная сила была равна ионной силе соответ­ствующей биологической системы. Так, ионная сила плазмы кро­ви человека равна 0,15 моль/л, поэтому физиологический раствор – простейший заменитель плазмы крови – должен иметь соответ­ствующую концентрацию NaCl (0,15 моль/л, или 0,9 %).

Таким образом, ионная сила биологических систем, обуслов­ленная содержанием в них сильных электролитов, влияет не только на химическую активность ионов, но и на биологическую функцию белков и нуклеиновых кислот, содержащихся в этих системах, что имеет большое значение в практической медицине.

При значительном увеличении ионной силы раствора в нём уменьшается количество свободной воды, не участвующей в гид­ратации ионов. Другими словами, уменьшается активность воды, участвующей в процессе гидратации растворённых частиц. Это обстоятельство чрезвычайно важно для биологических систем, так как оно приводит к дегидратации природных полиэлектро­литов (белков и нуклеиновых кислот), в результате чего вначале изменяется их конформация, а затем происходит даже их выса­ливание^**, то есть выделение белков и нуклеиновых кислот из этих растворов.

Влияние ионной силы раствора на растворимость по­лиэлектролитов имеет большое значение при проведении биохи­мического эксперимента. Добавление к биологическим жидко­стям солей позволяет не только выделить белки и нуклеиновые кислоты, но и фракционировать их по молекулярной массе. При постепенном увеличении ионной силы раствора из него вначале выделяются полиэлектролиты с большей молекулярной массой и меньшей гидрофильностью. Для выделения полиэлектролитов с меньшей молекулярной массой и с большей гидрофильностью требуется создать в растворе более высокую ионную силу.

При выделении природных полимеров из биологических сред наи­большее высаливающее действие проявляют анионы солей, так как структура их гидратной оболочки ближе к структуре гидратной оболочки белков и нуклеиновых кислот, чем катионов. Чем больше заряд аниона и меньше его размер, тем сильнее он гидратируется и тем выше его дегидратирующая способность по отношению к полиэлектролитам. По высаливаю­щему действию анионы могут быть расположены в следующий ряд:

I^– < Br^– < Сl^–  NО₃^–  SO₄^2–  C₂O₄^2–*

В практике для выделения белков обычно используют сульфат аммония (NH₄)₂SO₄. Например, для выделения из крови фибри­ногена (М = 340 000) требуется ионная сила 2,9, гемоглобина (М = 64 450) – 5,8, а миоглобина (М = 17 800) – 9,6.